JP2017154341A - シート製造装置、シート製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シートを形成する際、シートの皺やカールの発生を抑制する製造装置を提供する。【解決手段】繊維を含む原料を用いてシートを製造するシート製造装置１００であって、繊維と樹脂とを含む材料を堆積させるための堆積部６０と、堆積物を加熱する加熱部８４と、前記加熱部による加熱後の堆積物の表面の温度と裏面の温度が略同一となるように、前記加熱部を制御する制御部１０４と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、シート製造装置及びシート製造方法に関する。

従来、粉粒状または繊維状の原材料に熱硬化性樹脂とラジカル開始剤とが添加されたマット状組成物を、一対の加圧ローラーで挟持しながら加圧して繊維板を形成する製造装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１１３５０９号公報

しかしながら、上記装置において、マット状組成物を加熱する際、マット状組成物の表面と裏面との加熱温度差が大きい場合、加熱後の繊維板に皺やカール等が発生してしまう、という課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかるシート製造装置は、繊維を含む原料を用いてシートを製造するシート製造装置であって、繊維と樹脂とを含む材料を堆積させるための堆積部と、
堆積物を加熱する加熱部と、前記加熱部による加熱後の堆積物の表面の温度と裏面の温度が略同一となるように、前記加熱部を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、堆積物は、堆積物の表面の温度と裏面の温度とが略同一の状態で加熱部によって加熱される。これにより、堆積物が均一温度で加熱されるため、加熱された堆積物に対して熱収縮差に起因した皺やカールの発生を抑えることができる。

［適用例２］本適用例にかかるシート製造装置は、繊維を含む原料を用いてシートを製造するシート製造装置であって、繊維と樹脂とを含む材料を堆積させるための堆積部と、第１加熱部と第２加熱部とにより堆積物を挟持して加熱する加熱部と、前記加熱部による加熱後の堆積物の表面の温度と裏面の温度の温度差が小さくなるように、前記加熱部を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、堆積物は、堆積物の表面の温度と裏面の温度との温度差が小さい状態で第１加熱部と第２加熱部とに挟持されながら加熱される。これにより、堆積物が均一温度で加熱されるため、加熱された堆積物に対して熱収縮差に起因した皺やカール等の発生を低く抑えることができる。

［適用例３］上記適用例にかかるシート製造装置の前記制御部は、堆積物の下方に位置する前記第１加熱部の温度が、堆積物の上方に位置する第２加熱部の温度よりも低くなるよう前記加熱部を制御することを特徴とする。

この構成によれば、第１加熱部によって加熱された空気の上昇による堆積物への加熱の影響を低減させることができる。

［適用例４］上記適用例にかかるシート製造装置では、前記加熱部よりも堆積物の搬送方向下流側に設けられ、前記加熱部により加熱された堆積物の表面と裏面の温度を検出する第１検出部を有することを特徴とする。

この構成によれば、第１検出部で検出された温度データを基に、加熱部の制御の精度をさらに高めることができる。

［適用例５］上記適用例にかかるシート製造装置では、前記加熱部よりも堆積物の搬送方向上流側に設けられ、堆積物の表面と裏面の温度を検出する第２検出部を有することを特徴とする。

この構成によれば、加熱部よりも上流側の部分で起きる熱対流による堆積物の予熱分を考慮し精度良く加熱部の制御を行うことができる。

［適用例６］上記適用例にかかるシート製造装置は、前記加熱部に向けて搬送される堆積物の一方の面に当接し、堆積物にテンションを付与するテンション付与部と、前記加熱部に向けて搬送される堆積物の他方の面に当接し、堆積物を案内する案内部と、を有し、前記テンション付与部と前記案内部は、それぞれ熱源を備え、前記制御部は、前記テンション付与部または前記案内部の温度を制御することを特徴とする。

この構成によれば、加熱部の温度制御に加え、加熱部よりも上流側の部分にあたるテンション付与部または案内部の温度制御を行うことにより、堆積物全体を均一温度で加熱することができる。

［適用例７］本適用例にかかるシート製造方法は、繊維を含む原料を用いてシートを製造するシート製造方法であって、繊維と樹脂とを含む材料を堆積し、積載された堆積物を加熱し、加熱後の堆積物の表面の温度と裏面の温度が略同一となるように制御することを特徴とする。

この構成によれば、堆積物は、堆積物の表面の温度と裏面の温度とが略同一の状態で加熱される。これにより、堆積物が均一温度で加熱されるため、加熱された堆積物に対して熱収縮差に起因した皺やカールの発生を抑えることができる。

第１実施形態にかかるシート製造装置の構成を示す概略図。 第１実施形態にかかる加熱部及びその周辺の構成を示す概略図。 第１実施形態にかかるシート製造装置の制御部の構成を示すブロック図。 第２実施形態にかかる加熱部及びその周辺の構成を示す概略図。 第２実施形態にかかるシート製造装置の制御部の構成を示すブロック図。

以下、本発明の第１及び第２実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各部材等を認識可能な程度の大きさにするため、各部材等の尺度を実際とは異ならせて示している。

（第１実施形態）
まず、シート製造装置の構成について説明する。図１は、本実施形態にかかるシート製造装置の構成を示す概略図である。

図１に示すように、シート製造装置１００は、供給部１０と、製造部１０２と、制御部１０４と、を備える。製造部１０２は、シートＳを製造する。製造部１０２は、粗砕部１２と、解繊部２０と、選別部４０と、第１ウエブ形成部４５と、回転体４９と、混合部５０と、堆積部６０と、第２ウエブ形成部７０と、シート形成部８０と、切断部９０と、を有している。

供給部１０は、粗砕部１２に原料を供給する。供給部１０は、例えば、粗砕部１２に原料を連続的に投入するための自動投入部である。供給部１０によって供給される原料は、例えば、古紙やパルプシートなどの繊維を含むものである。

粗砕部１２は、供給部１０によって供給された原料を、空気中で裁断して細片にする。細片の形状や大きさは、例えば、数ｃｍ角の細片である。図示の例では、粗砕部１２は、粗砕刃１４を有し、粗砕刃１４によって、投入された原料を裁断することができる。粗砕部１２としては、例えば、シュレッダーを用いる。粗砕部１２によって裁断された原料は、ホッパー１で受けてから管２を介して、解繊部２０に移送（搬送）される。

解繊部２０は、粗砕部１２によって裁断された原料を解繊する。ここで、「解繊する」とは、複数の繊維が結着されてなる原料（被解繊物）を、繊維１本１本に解きほぐすことをいう。解繊部２０は、原料に付着した樹脂粒やインク、トナー、にじみ防止剤等の物質を、繊維から分離させる機能をも有する。

解繊部２０を通過したものを「解繊物」という。「解繊物」には、解きほぐされた解繊物繊維の他に、繊維を解きほぐす際に繊維から分離した樹脂（複数の繊維同士を結着させるための樹脂）粒や、インク、トナーなどの色剤や、にじみ防止材、紙力増強剤等の添加剤を含んでいる場合もある。解きほぐされた解繊物の形状は、ひも（ｓｔｒｉｎｇ）状や平ひも（ｒｉｂｂｏｎ）状である。解きほぐされた解繊物は、他の解きほぐされた繊維と絡み合っていない状態（独立した状態）で存在してもよいし、他の解きほぐされた解繊物と絡み合って塊状となった状態（いわゆる「ダマ」を形成している状態）で存在してもよい。

解繊部２０は、乾式で解繊を行う。ここで、液体中ではなく、大気中（空気中）等の気中において、解繊等の処理を行うことを乾式と称する。解繊部２０として、本実施形態ではインペラーミルを用いる。解繊部２０は、原料を吸引し、解繊物を排出するような気流を発生させる機能を有している。これにより、解繊部２０は、自ら発生する気流によって、導入口２２から、原料を気流と共に吸引し、解繊処理して、排出口２４へと搬送することができる。解繊部２０を通過した解繊物は、管３を介して、選別部４０に移送される。

選別部４０は、解繊部２０により解繊された解繊物を導入口４２から導入し、繊維の長さによって選別する。選別部４０としては、例えば、篩（ふるい）を用いる。選別部４０は、網（フィルター、スクリーン）を有し、網の目開きの大きさより小さい繊維または粒子（網を通過するもの、第１選別物）と、網の目開きの大きさより大きい繊維や未解繊片やダマ（網を通過しないもの、第２選別物）と、を分けることができる。例えば、第１選別物は、管７を介して、混合部５０に移送される。第２選別物は、排出口４４から管８を介して、解繊部２０に戻される。具体的には、選別部４０は、モーターによって回転駆動される円筒の篩である。選別部４０の網としては、例えば、金網、切れ目が入った金属板を引き延ばしたエキスパンドメタル、金属板にプレス機等で穴を形成したパンチングメタルを用いる。

第１ウエブ形成部４５は、選別部４０を通過した第１選別物を、混合部５０に搬送する。第１ウエブ形成部４５は、メッシュベルト４６と、張架ローラー４７と、吸引部（サクション機構）４８と、を含む。

吸引部４８は、選別部４０の開口（網の開口）を通過して空気中に分散された第１選別物をメッシュベルト４６上に吸引することができる。第１選別物は、移動するメッシュベルト４６上に堆積し、ウエブＶを形成する。メッシュベルト４６、張架ローラー４７および吸引部４８の基本的な構成は、後述する第２ウエブ形成部７０のメッシュベルト７２、張架ローラー７４およびサクション機構７６と同様である。

ウエブＶは、選別部４０および第１ウエブ形成部４５を経ることにより、空気を多く含み柔らかくふくらんだ状態に形成される。メッシュベルト４６に堆積されたウエブＶは、管７へ投入され、混合部５０へと搬送される。

回転体４９は、ウエブＶが混合部５０に搬送される前に、ウエブＶを切断することができる。図示の例では、回転体４９は、基部４９ａと、基部４９ａから突出している突部４９ｂを有している。突部４９ｂは、例えば、板状の形状を有している。図示の例では、突部４９ｂは４つ設けられ、４つの突部４９ｂが等間隔に設けられている。基部４９ａが方向Ｒに回転することにより、突部４９ｂは、基部４９ａを軸として回転することができる。回転体４９によってウエブＶを切断することにより、例えば、堆積部６０に供給される単位時間当たりの解繊物の量の変動を小さくすることができる。

回転体４９は、第１ウエブ形成部４５の近傍に設けられている。図示の例では、回転体４９は、ウエブＶの経路において下流側に位置する張架ローラー４７ａの近傍に（張架ローラー４７ａの横に）設けられている。回転体４９は、突部４９ｂがウエブＶと接触可能な位置であって、ウエブＶが堆積されるメッシュベルト４６と接触しない位置に設けられている。これにより、メッシュベルト４６が突部４９ｂによって磨耗する（破損する）ことを抑制することができる。突部４９ｂとメッシュベルト４６との間の最短距離は、例えば、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。

混合部５０は、選別部４０を通過した第１選別物（第１ウエブ形成部４５により搬送された第１選別物）と、樹脂を含む添加物と、を混合する。混合部５０は、添加物を供給する添加物供給部５２と、第１選別物と添加物とを搬送する管５４と、ブロアー５６と、を有している。図示の例では、添加物は、添加物供給部５２からホッパー９を介して管５４に供給される。管５４は、管７と連続している。

混合部５０では、ブロアー５６によって気流を発生させ、管５４中において、第１選別物と添加物とを混合させながら、搬送することができる。なお、第１選別物と添加物とを混合させる機構は、特に限定されず、高速回転する羽根により攪拌するものであってもよいし、Ｖ型ミキサーのように容器の回転を利用するものであってもよい。

添加物供給部５２としては、図１に示すようなスクリューフィーダーや、図示せぬディスクフィーダーなどを用いる。添加物供給部５２から供給される添加物は、複数の繊維を結着させるための樹脂を含む。樹脂が供給された時点では、複数の繊維は結着されていない。樹脂は、シート形成部８０を通過する際に溶融して、複数の繊維を結着させる。

添加物供給部５２から供給される樹脂は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂であり、例えば、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、などである。これらの樹脂は、単独または適宜混合して用いてもよい。添加物供給部５２から供給される添加物は、繊維状であってもよく、粉末状であってもよい。

なお、添加物供給部５２から供給される添加物には、繊維を結着させる樹脂の他、製造されるシートの種類に応じて、繊維を着色するための着色剤や、繊維の凝集を防止するための凝集防止剤、繊維等が燃えにくくするための難燃剤が含まれていてもよい。混合部５０を通過した混合物（第１選別物と添加物との混合物）は、管５４を介して、堆積部６０に移送される。

堆積部６０は、混合部５０を通過した混合物（繊維と樹脂とを含む材料）を導入口６２から導入し、絡み合った解繊物（繊維）をほぐして、空気中で分散させながら降らせる。さらに、堆積部６０は、添加物供給部５２から供給される添加物の樹脂が繊維状である場合、絡み合った樹脂をほぐす。これにより、堆積部６０は、第２ウエブ形成部７０に、混合物を均一性よく堆積させることができる。

堆積部６０としては、回転する円筒の篩を用いる。堆積部６０は、網を有し、混合部５０を通過した混合物に含まれる、網の目開きの大きさより小さい繊維または粒子（網を通過するもの）を降らせる。堆積部６０の構成は、例えば、選別部４０の構成と同じである。

なお、堆積部６０の「篩」は、特定の対象物を選別する機能を有していなくてもよい。すなわち、堆積部６０として用いられる「篩」とは、網を備えたもの、という意味であり、堆積部６０は、堆積部６０に導入された混合物の全てを降らしてもよい。

第２ウエブ形成部７０は、堆積部６０を通過した通過物を堆積して、ウエブＷを形成する。第２ウエブ形成部７０は、例えば、メッシュベルト７２と、張架ローラー７４と、サクション機構７６と、を有している。

メッシュベルト７２は、移動しながら、堆積部６０の開口（網の開口）を通過した通過物を堆積する。メッシュベルト７２は、張架ローラー７４によって張架され、通過物を通しにくく空気を通す構成となっている。メッシュベルト７２は、張架ローラー７４が自転することによって移動する。メッシュベルト７２が連続的に移動しながら、堆積部６０を通過した通過物が連続的に降り積もることにより、メッシュベルト７２上にウエブＷが形成される。メッシュベルト７２は、例えば、金属製、樹脂製、布製、あるいは不織布等である。

サクション機構７６は、メッシュベルト７２の下方（堆積部６０側とは反対側）に設けられている。サクション機構７６は、下方に向く気流（堆積部６０からメッシュベルト７２に向く気流）を発生させることができる。サクション機構７６によって、堆積部６０により空気中に分散された混合物をメッシュベルト７２上に吸引することができる。これにより、堆積部６０からの排出速度を大きくすることができる。さらに、サクション機構７６によって、混合物の落下経路にダウンフローを形成することができ、落下中に解繊物や添加物が絡み合うことを防ぐことができる。

以上のように、堆積部６０および第２ウエブ形成部７０を経ることにより、空気を多く含み柔らかくふくらんだ状態のウエブＷが形成される。メッシュベルト７２に堆積されたウエブＷは、シート形成部８０へと搬送される。

なお、図示の例では、ウエブＷを調湿する調湿部７８が設けられている。調湿部７８は、ウエブＷに対して水や水蒸気を添加して、ウエブＷと水との量比を調節することができる。

シート形成部８０は、メッシュベルト７２に堆積したウエブＷ（堆積物）を加圧加熱してシートＳを成形する。シート形成部８０では、ウエブＷにおいて混ぜ合された解繊物および添加物の混合物に、熱を加えることにより、混合物中の複数の繊維を、互いに添加物（樹脂）を介して結着することができる。

シート形成部８０は、ウエブＷを加圧する加圧部８２と、加圧部８２により加圧されたウエブＷを加熱する加熱部８４と、を備えている。加圧部８２は、一対のカレンダーローラー８５で構成され、ウエブＷに対して圧力を加える。ウエブＷは、加圧されることによりその厚さが小さくなり、ウエブＷの密度が高められる。

加熱部８４としては、例えば、加熱ローラー（ヒーターローラー）、熱プレス成形機、ホットプレート、温風ブロワー、赤外線加熱器、フラッシュ定着器等を用いることができる。図示の例では、加熱部８４は、一対の加熱ローラー（第１加熱部８６ａ、第２加熱部８６ｂ）を備えている。加熱部８４を加熱ローラーとして構成することにより、加熱部８４を板状のプレス装置（平板プレス装置）として構成する場合に比べて、ウエブＷを連続的に搬送しながらシートＳを成形することができる。ここで、カレンダーローラー８５（加圧部８２）は、加熱ローラー（加熱部８４）によってウエブＷに印加される圧力よりも高い圧力をウエブＷに印加することができる。そして、本実施形態では、加熱部８４による加熱後の堆積物（シートＳ）の表面の温度と裏面の温度が略同一となるように、加熱部８４が制御されている。ここで、カレンダーローラー８５や加熱ローラー（第１加熱部８６ａ、第２加熱部８６ｂ）の数は、特に限定されない。なお、加熱部８４及びその周辺にかかる詳細な構成は後述する。

切断部９０は、シート形成部８０によって成形されたシートＳを切断する。図示の例では、切断部９０は、シートＳの搬送方向と交差する方向にシートＳを切断する第１切断部９２と、搬送方向に平行な方向にシートＳを切断する第２切断部９４と、を有している。第２切断部９４は、例えば、第１切断部９２を通過したシートＳを切断する。

以上により、所定のサイズの単票のシートＳが成形される。切断された単票のシートＳは、排出部９６へと排出される。

次に、加熱部８４及びその周辺にかかる構成について説明する。図２は、本実施形態にかかる加熱部及びその周辺の構成を示す概略図である。加熱部８４は、ウエブＷ（堆積物）を挟持して加熱する一対の加熱ローラーとして、第１加熱部８６ａと第２加熱部８６ｂとを備えている。第１加熱部８６ａ及び第２加熱部８６ｂは、それぞれに熱源Ｈを備えたヒーターローラーであり、第１加熱部８６ａと第２加熱部８６ｂとによりウエブＷを挟持して加熱加圧してシートＳを形成するように構成されている。なお、本実施形態では、ウエブＷの一方面（表面）Ｗａに接するように第１加熱部８６ａが配置され、ウエブＷの一方面Ｗａとは反対となる反対面（裏面）Ｗｂに接するように第２加熱部８６ｂが配置されている。また、第１加熱部８６ａはウエブＷ（堆積物）の下方に位置し、第２加熱部８６ｂはウエブＷ（堆積物）の上方に位置している。すなわち、第１加熱部８６ａは第２加熱部８６ｂの下方に配置されている。

第１加熱部８６ａと第２加熱部８６ｂとは、第１加熱部８６ａと第２加熱部８６ｂとでウエブＷを挟持した際に、ウエブＷに対して圧力がかかる程度の間隔で、第１加熱部８６ａ及び第２加熱部８６ｂのそれぞれの回転中心軸が平行に配置されている。なお、第１加熱部８６ａ及び第２加熱部８６ｂの一方に動力を与えて能動ローラー（駆動ローラー）としてもよいし、両方を能動ローラーとしてもよい。また一方を能動ローラーとする場合には、他方を従動ローラーとしてもよい。

また、第１加熱部８６ａ及び第２加熱部８６ｂそれぞれのローラー径は、いずれも任意であり、第１加熱部８６ａ及び第２加熱部８６ｂの双方ともに径が同じでも異なってもよい。なおローラーの径とは、ローラーの回転中心軸に垂直な断面の直径のことをいう。

第１加熱部８６ａは、筒状の芯金８２２と熱源Ｈとを有している。芯金８２２は、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属で構成されている。また、芯金８２２は中空を成している。また、芯金８２２の外側表面には、必要に応じて、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素を含む層やＰＴＦＥ等のフッ素コーティングの離型層を設けることができる。芯金８２２の内部には、熱源Ｈとしてハロゲンヒーターが設けられている。熱源Ｈは、加熱ローラーの表面温度が所定の温度に維持するように制御される。なお、第２加熱部８６ｂの構成は、第１加熱部８６ａの構成と同様なので説明を省略する。

第１加熱部８６ａ及び第２加熱部８６ｂの加熱温度は、ウエブＷ中の樹脂（添加物）による繊維の結着が可能で、材料の劣化等の生じない範囲で制御される。なお、本実施形態では、加熱部８４の第１加熱部８６ａ及び第２加熱部８６ｂによる加熱後の堆積物（シートＳ）の表面Ｓａの温度と裏面Ｓｂの温度の温度差が小さくなるように、第１加熱部８６ａ及び第２加熱部８６ｂが制御される。

また、加熱部８４よりも堆積物（ウエブＷ、またはシートＳ）の搬送方向（図中の白抜き矢印）下流側に設けられ、加熱部８４により加熱された堆積物（シートＳ）の表面Ｓａと裏面Ｓｂの温度を検出する第１検出部８４１を有している。本実施形態の第１検出部８４１は、シートＳの表面Ｓａの温度を検出する第１検出部８４１ａとシートＳの裏面Ｓｂの温度を検出する第１検出部８４１ｂとで構成されている。

第１検出部８４１は、放射温度計や赤外線放射温度計等の非接触式の温度センサーであってもよいし、熱電対やサーミスタ等の接触式の温度センサーであってもよい。第１検出部８４１ａ，８４１ｂは、第１加熱部８６ａと第２加熱部８６ｂとのニップ位置近傍に配置される。具体的には、加熱部８４よりもウエブＷ（またはシートＳ）の搬送方向下流側であって、第１加熱部８６ａと第２加熱部８６ｂとのニップ位置から１０ｍｍ程度の距離に第１検出部８４１ａ，８４１ｂを配置する。これにより、熱対流等の放熱の影響が抑えられ、正確なシートＳの表面Ｓａ及び裏面Ｓｂの温度を検出することができる。

さらに、本実施形態では、加熱部８４よりも堆積物（ウエブＷ）の搬送方向（図中の白抜き矢印）上流側に設けられ、堆積物（ウエブＷ）の表面Ｗａと裏面Ｗｂの温度を検出する第２検出部８４２を有している。詳細には、第２検出部８４２は、ウエブＷの表面Ｗａの温度を検出する第２検出部８４２ａとウエブＷの裏面Ｗｂの温度を検出する第２検出部８４２ｂとで構成されている。

第２検出部８４２は、第１検出部８４１の構成と同様にして、非接触式または接触式の温度センサーである。そして、第２検出部８４２ａ，８４２ｂは、第１加熱部８６ａと第２加熱部８６ｂとのニップ位置近傍に配置される。具体的には、加熱部８４よりもウエブＷ（またはシートＳ）の搬送方向上流側であって、第１加熱部８６ａと第２加熱部８６ｂとのニップ位置から１０ｍｍ程度の距離に第２検出部８４２ａ，８４２ｂを配置する。これにより、熱対流等の放熱の影響が抑えられ、正確なウエブＷの表面Ｗａ及び裏面Ｗｂの温度を検出することができる。

次に、シート製造装置の制御部の構成について説明する。なお、本実施形態では、加熱部８４（第１加熱部８６ａと第２加熱部８６ｂ）の制御にかかる構成について主に説明する。図３は、本実施形態にかかるシート製造装置の制御部の構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御部１０４は、指令部１３００及び駆動部１４００等を備えている。指令部１３００は、ＣＰＵ１３０１、記憶手段としてのＲＯＭ１３０２、ＲＡＭ１３０３及び入出力インターフェイス１３０４からなり、ＣＰＵ１３０１が入出力インターフェイス１３０４を介して入力される各種信号を、ＲＯＭ１３０２、ＲＡＭ１３０３のデータに基づき処理し、入出力インターフェイス１３０４を介して駆動部１４００へ制御信号を出力する。ＣＰＵ１３０１は、例えば、ＲＯＭ１３０２に記憶された制御プログラムに基づいて、各種制御を行う。

駆動部１４００は、第１センサー駆動部１４０１ａ、第１センサー駆動部１４０１ｂ、第２センサー駆動部１４０２ａ、第２センサー駆動部１４０２ｂ、第１ヒーター駆動部１４０３及び第２ヒーター駆動部１４０４で構成されている。そして、指令部１３００の制御信号に基づいて、第１センサー駆動部１４０１ａは第１検出部８４１ａを駆動制御し、第１センサー駆動部１４０１ｂは第１検出部８４１ｂを駆動制御する。また、第２センサー駆動部１４０２ａは第２検出部８４２ａを駆動制御し、第２センサー駆動部１４０２ｂは第２検出部８４２ｂを駆動制御する。そして、第１ヒーター駆動部１４０３は第１加熱部８６ａの熱源Ｈを駆動制御し、第２ヒーター駆動部１４０４は第２加熱部８６ｂの熱源Ｈを駆動制御する。

そして、上記の制御構成において、制御部１０４は、加熱部８４による加熱後の堆積物（シートＳ）の表面Ｓａの温度と裏面Ｓｂの温度の温度差が小さくなるように、加熱部８４を制御する。具体的には、制御部１０４は、加熱部８４よりも堆積物（ウエブＷ）の搬送方向下流側に設けられた第１検出部８４１ａ，８４１ｂによるシートＳの表面Ｓａの温度データとシートＳの裏面Ｓｂの温度データとを取得し、取得したこれらの温度データに基づいて、堆積物（シートＳ）の表面Ｓａの温度と裏面Ｓｂの温度とが同じとなるように、第１加熱部８６ａの熱源Ｈまたは第２加熱部８６ｂの熱源Ｈを駆動制御する。このとき、制御部１０４は、第１加熱部８６ａの温度が、第２加熱部８６ｂの温度よりも低くなるように第１加熱部８６ａまたは第２加熱部８６ｂを制御する。第１加熱部８６ａは、第２加熱部８６ｂの下方に位置しているため、ウエブＷの表面Ｗａにおける第１加熱部８６ａによって加熱された空気の上昇による堆積物（ウエブＷまたはシートＳ）の加熱の影響を受けやすいためである。第１加熱部８６ａの温度を第２加熱部８６ｂの温度よりも低くすることで、第１加熱部８６ａによって加熱された空気の上昇による加熱の影響が低減されるため、加熱部８４による堆積物（ウエブＷまたはシートＳ）の表面Ｓａと裏面Ｓｂの温度とをほぼ同一にした状態で加熱することができる。

また、他の制御方法としては、制御部１０４は、加熱部８４よりも堆積物（ウエブＷ）の搬送方向上流側に設けられた第２検出部８４２ａ，８４２ｂによるウエブＷの表面Ｗａの温度データとウエブＷの裏面Ｗｂの温度データとを取得し、表面Ｗａの温度と裏面Ｗｂの温度との差分を演算する。そして、第２加熱部８６ｂの温度が、第１加熱部８６ａの温度と上記差分温度とを加算した温度と同じとなるように、第１加熱部８６ａの熱源Ｈまたは第２加熱部８６ｂの熱源Ｈを駆動制御する。これにより、加熱部８４よりもウエブＷの搬送方向上流側の部分で起きる熱対流による堆積物の予熱分を考慮して温度制御することができる。

次に、シート製造方法について説明する。本実施形態のシート製造方法は、繊維を含む原料を用いてシートを製造するシート製造方法であって、繊維と樹脂とを含む材料を堆積し、積載された堆積物を加熱し、加熱後の堆積物の表面の温度と裏面の温度が略同一となるように制御するものである。なお、本実施形態では、上記シート製造装置１００を用いてシートＳを製造する場合について説明する。

まず、繊維と樹脂とを含む材料を、堆積部６０の篩を介して空気中で分散させながら降らせ、第２ウエブ形成部７０のメッシュベルト７２上に堆積させる。そして、堆積した堆積物を加熱部８４で加熱し、シートＳを形成する（図１参照）。そして、堆積した堆積物を加熱部８４で加熱する際、加熱後の堆積物（シートＳ）の表面Ｓａの温度と裏面Ｓｂの温度が略同一となるように加熱部８４を制御する。具体的には、加熱部８４よりも堆積物（ウエブＷ）の搬送方向下流側に設けられた第１検出部８４１ａ，８４１ｂによるシートＳの表面Ｓａの温度データとシートＳの裏面Ｓｂの温度データとに基づいて、堆積物（シートＳ）の表面Ｓａの温度と裏面Ｓｂの温度が同じとなるように、第１加熱部８６ａの熱源Ｈまたは第２加熱部８６ｂの熱源Ｈを駆動制御する（図２及び図３参照）。これにより、堆積物（ウエブＷまたはシートＳ）の表面Ｓａと裏面Ｓｂの温度をほぼ同一にした状態で堆積物（ウエブＷまたはシートＳ）を加熱することができる。

以上、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

第１加熱部８６ａ及び第２加熱部８６ｂの加熱温度が制御され、堆積物（ウエブＷ）は、堆積物（ウエブＷ）の表面Ｗａの温度と裏面Ｗｂの温度との温度差が小さい状態で加圧加熱される。これにより、堆積物（ウエブＷ）全体が均一温度で加熱されるため、シートＳに対して熱収縮差に起因した皺やカール等の発生を抑えることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。なお、本実施形態にかかるシート製造装置の基本的な構成は、第１実施形態にかかる構成と同様なので説明を省略し、以下、第１実施形態と異なる部分、すなわち、加熱部及びその周辺の構成について説明する。

図４は、本実施形態にかかる加熱部及びその周辺の構成を示す概略図である。図４に示すように、加熱部８４は、ウエブＷ（堆積物）を挟持して加熱する一対の加熱ローラーとして、第１加熱部８６ａと第２加熱部８６ｂとを備えている。なお、第１加熱部８６ａ及び第２加熱部８６ｂの構成、配置形態等は第１実施形態と同様なので説明を省略する。

また、加熱部８４よりも堆積物（ウエブＷ、またはシートＳ）の搬送方向（図中の白抜き矢印）下流側に設けられ、加熱部８４により加熱された堆積物（シートＳ）の表面Ｓａと裏面Ｓｂの温度を検出する第１検出部８４１ａ，８４１ｂを有している。さらに、加熱部８４よりも堆積物（ウエブＷ）の搬送方向（図中の白抜き矢印）上流側に設けられ、堆積物（ウエブＷ）の表面Ｗａと裏面Ｗｂの温度を検出する第２検出部８４２ａ，８４２ｂを有しいている。なお、第１検出部８４１ａ，８４１ｂ及び第２検出部８４２ａ，８４２ｂの構成等は第１実施形態と同様なので説明を省略する。

そして、加熱部８４に向けて搬送される堆積物（ウエブＷ）の一方の面（本実施形態では裏面Ｗｂ）に当接し、堆積物（ウエブＷ）にテンションを付与するテンション付与部８８と、加熱部８４に向けて搬送される堆積物（ウエブＷ）の他方の面（本実施形態では表面Ｗａ）に当接し、堆積物（ウエブＷ）を案内する案内部８９と、を備えている。なお、本実施形態では、ウエブＷの搬送経路においてテンション付与部８８と加熱部８４との間に案内部８９が配置されている。

テンション付与部８８は、加熱部８４に向けて搬送されるウエブＷに対してテンション（張力）を付与するものである。本実施形態のテンション付与部８８は、テンションローラーであり、揺動フレーム（図示せず）に支持され、ウエブＷの一方面の幅方向（ウエブＷの搬送方向に対して交差する方向）で接触する構成となっている。テンション付与部８８は、ウエブＷの幅よりも幅方向において長い形態を有している。なお、本実施形態のテンション付与部８８では、テンションローラーのほぼ自重でウエブＷに張力を付与している。テンション付与部８８によって搬送されるウエブＷに対してテンションを付与することにより、ウエブＷの皺やスキュー等を低減することができる。また、テンション付与部８８の内部には、熱源Ｈａとして、例えば、ハロゲンヒーターが設けられ、加熱部８４に向けて搬送されるウエブＷに対してテンション（張力）を付与するとともに加熱可能に構成されている。

案内部８９は、ウエブＷの表面Ｗａ側を支持する支持面８９ａを有し、ウエブＷを加熱部８４に向けて案内することができる。なお、本実施形態の支持面８９ａは平坦面を成している。また、案内部８９の内部には、熱源Ｈｂとして、例えば、ハロゲンヒーターが設けられ、加熱部８４に向けて搬送されるウエブＷを支持するとともに加熱可能に構成されている。

そして、テンション付与部８８または案内部８９の温度が制御可能に構成されている。すなわち、テンション付与部８８の熱源Ｈａまたは案内部８９の熱源Ｈｂの駆動が制御可能に構成されている。

次に、本実施形態のシート製造装置の制御部の構成について説明する。なお、本実施形態では、加熱部８４（第１加熱部８６ａと第２加熱部８６ｂ）、テンション付与部８８の熱源Ｈａ及び案内部８９の熱源Ｈｂの制御にかかる構成について主に説明する。図５は、本実施形態にかかるシート製造装置の制御部の構成を示すブロック図である。図５に示すように、制御部１０４ａは、指令部１３００ａ及び駆動部１４００ａ等を備えている。指令部１３００ａは、ＣＰＵ１３０１、記憶手段としてのＲＯＭ１３０２、ＲＡＭ１３０３及び入出力インターフェイス１３０４からなり、ＣＰＵ１３０１が入出力インターフェイス１３０４を介して入力される各種信号を、ＲＯＭ１３０２、ＲＡＭ１３０３のデータに基づき処理し、入出力インターフェイス１３０４を介して駆動部１４００へ制御信号を出力する。ＣＰＵ１３０１は、例えば、ＲＯＭ１３０２に記憶された制御プログラムに基づいて、各種制御を行う。

駆動部１４００ａは、第１センサー駆動部１４０１ａ、第１センサー駆動部１４０１ｂ、第２センサー駆動部１４０２ａ、第２センサー駆動部１４０２ｂ、第１ヒーター駆動部１４０３、第２ヒーター駆動部１４０４、第３ヒーター駆動部１４０５及び第４ヒーター駆動部１４０６で構成されている。そして、指令部１３００ａの制御信号に基づいて、第１センサー駆動部１４０１ａは第１検出部８４１ａを駆動制御し、第１センサー駆動部１４０１ｂは第１検出部８４１ｂを駆動制御する。また、第２センサー駆動部１４０２ａは第２検出部８４２ａを駆動制御し、第２センサー駆動部１４０２ｂは第２検出部８４２ａを駆動制御する。また、第１ヒーター駆動部１４０３は第１加熱部８６ａの熱源Ｈを駆動制御し、第２ヒーター駆動部１４０４は第２加熱部８６ｂの熱源Ｈを駆動制御する。そして、第３ヒーター駆動部１４０５はテンション付与部８８の熱源Ｈａを駆動制御し、第４ヒーター駆動部１４０６は案内部８９の熱源Ｈｂを駆動制御する。

そして、上記の制御構成において、制御部１０４ａは、加熱部８４による加熱後の堆積物（シートＳ）の表面Ｓａの温度と裏面Ｓｂの温度の温度差が小さくなるように、加熱部８４、テンション付与部８８または案内部８９の温度を制御する。具体的には、制御部１０４ａは、加熱部８４よりも堆積物（ウエブＷ）の搬送方向下流側に設けられた第１検出部８４１ａ，８４１ｂによるシートＳの表面Ｓａの温度データとシートＳの裏面Ｓｂの温度データとを取得し、取得したこれらの温度データに基づいて、堆積物（シートＳ）の表面Ｓａの温度と裏面Ｓｂの温度とが同じとなるように、第１加熱部８６ａの熱源Ｈ、第２加熱部８６ｂの熱源Ｈ、テンション付与部８８の熱源Ｈａ及び案内部８９の熱源Ｈｂのうち、少なくともいずれかを駆動制御する。このとき、制御部１０４ａは、第１加熱部８６ａの温度が、第２加熱部８６ｂの温度よりも低くなるように駆動制御する。第１加熱部８６ａは、第２加熱部８６ｂの下方に位置しているとともに、ウエブＷがテンション付与部８８によって重力方向に押し下げられているために、ウエブＷは第１加熱部８６ａ側から進入する。このため、ウエブＷの表面Ｗａにおける第１加熱部８６ａによって加熱された空気の上昇による堆積物（ウエブＷまたはシートＳ）の加熱の影響が大きい。このため、第１加熱部８６ａの温度を第２加熱部８６ｂの温度よりも低くなるように駆動制御することにより、第１加熱部８６ａによる熱対流による影響が低減され、加熱部８４において堆積物（ウエブＷまたはシートＳ）の表面Ｓａと裏面Ｓｂの温度をほぼ同一にした状態で加熱することができる。

また、他の制御方法としては、制御部１０４ａは、加熱部８４よりも堆積物（ウエブＷ）の搬送方向上流側に設けられた第２検出部８４２ａ，８４２ｂによるウエブＷの表面Ｗａの温度データとウエブＷの裏面Ｗｂの温度データとを取得し、表面Ｗａの温度と裏面Ｗｂの温度との差分を演算する。そして、第２加熱部８６ｂの温度が、第１加熱部８６ａの温度と上記差分温度とを加算した温度と同じとなるように、第１加熱部８６ａの熱源Ｈ、第２加熱部８６ｂの熱源Ｈ、テンション付与部８８の熱源Ｈａ及び案内部８９の熱源Ｈｂのうち、少なくともいずれかを駆動制御する。これにより、加熱部８４よりもウエブＷの搬送方向上流側の部分で起きる熱対流による堆積物の予熱分を考慮して温度制御することができる。

以上、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

第１加熱部８６ａ及び第２加熱部８６ｂの加熱温度の駆動制御に加え、加熱部８４よりも上流側の部分にあたるテンション付与部８８または案内部８９の加熱温度の制御を行うことにより、堆積物（ウエブＷまたはシートＳ）全体を均一温度で加熱することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。変形例を組み合わせてもよい。

（変形例１）第１及び第２実施形態では、加熱部８４による加熱後のシートＳの表面Ｓａと裏面Ｓｂとの温度が略同一となるように、第１加熱部８６ａ、第２加熱部８６ｂ、或いは、テンション付与部８８または案内部８９の加熱温度を制御したが、これに限定されない。例えば、加熱部８４による加熱後のシートＳの表面Ｓａと裏面Ｓｂとの温度が略同一となるように、各部の熱量を制御する構成であってもよい。例えば、第１加熱部８６ａからニップ時にウエブＷの表面Ｗａに伝わる熱量、第２加熱部８６ｂからニップ時にウエブＷの裏面Ｗｂに伝わる熱量、或いは、テンション付与部８８からウエブＷの裏面Ｗｂに伝わる熱量、案内部８９からウエブＷの表面Ｗａに伝わる熱量、第１加熱部８６ａからニップ前にウエブＷの表面Ｗａに伝わる熱量のいずれかを制御してもよい。具体的には、第１加熱部８６ａと第２加熱部８６ｂとのニップ圧の圧力制御や、第１加熱部８６ａと第２加熱部８６ｂとによるニップ部へのウエブＷの進入角度の変更制御等を行う。このようにしても、上記同様の効果を得ることができる。

（変形例２）第１及び第２実施形態では、加熱部８４を構成する第１加熱部８６ａ及び第２加熱部８６ｂは、金属材を用いたが、これに限定されない。第１加熱部８６ａ及び第２加熱部８６ｂのいずれか一方が軟質材であってもよい。例えば、芯金の周囲を取り巻くように軟質材を配置する。軟質材は、例えば、シリコンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、アクリルゴム等を用いることができる。なお、芯金の内部には熱源Ｈを配置する。このようしても、上記同様の効果を得ることができる。

１０…供給部、１２…粗砕部、２０…解繊部、４０…選別部、４５…第１ウエブ形成部、５０…混合部、６０…堆積部、７０…第２ウエブ形成部、８０…シート形成部、８２…加圧部、８４…加熱部、８６ａ…第１加熱部、８６ｂ…第２加熱部、８８…テンション付与部、８９…案内部、９０…切断部、１００…シート製造装置、１０２…製造部、１０４，１０４ａ…制御部、８４１，８４１ａ，８４１ｂ…第１検出部、８４２，８４２ａ，８４２ｂ…第２検出部。

Claims (7)

1. 繊維を含む原料を用いてシートを製造するシート製造装置であって、
   繊維と樹脂とを含む材料を堆積させるための堆積部と、
   堆積物を加熱する加熱部と、
   前記加熱部による加熱後の堆積物の表面の温度と裏面の温度が略同一となるように、前記加熱部を制御する制御部と、を有することを特徴とするシート製造装置。
2. 繊維を含む原料を用いてシートを製造するシート製造装置であって、
   繊維と樹脂とを含む材料を堆積させるための堆積部と、
   第１加熱部と第２加熱部とにより堆積物を挟持して加熱する加熱部と、
   前記加熱部による加熱後の堆積物の表面の温度と裏面の温度の温度差が小さくなるように、前記加熱部を制御する制御部と、を有することを特徴とするシート製造装置。
3. 請求項２に記載のシート製造装置において、
   前記制御部は、堆積物の下方に位置する前記第１加熱部の温度が、堆積物の上方に位置する第２加熱部の温度よりも低くなるよう前記加熱部を制御することを特徴とするシート製造装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のシート製造装置において、
   前記加熱部よりも堆積物の搬送方向下流側に設けられ、前記加熱部により加熱された堆積物の表面と裏面の温度を検出する第１検出部を有することを特徴とするシート製造装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のシート製造装置において、
   前記加熱部よりも堆積物の搬送方向上流側に設けられ、堆積物の表面と裏面の温度を検出する第２検出部を有することを特徴とするシート製造装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のシート製造装置において、
   前記加熱部に向けて搬送される堆積物の一方の面に当接し、堆積物にテンションを付与するテンション付与部と、
   前記加熱部に向けて搬送される堆積物の他方の面に当接し、堆積物を案内する案内部と、
   を有し、前記テンション付与部と前記案内部は、それぞれ熱源を備え、
   前記制御部は、前記テンション付与部または前記案内部の温度を制御することを特徴とするシート製造装置。
7. 繊維を含む原料を用いてシートを製造するシート製造方法であって、
   繊維と樹脂とを含む材料を堆積し、
   積載された堆積物を加熱し、
   加熱後の堆積物の表面の温度と裏面の温度が略同一となるように制御することを特徴とするシート製造方法。

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